甘油对阳极氧化铝纳米孔形成过程的影响

电解电压、电解质种类以及添加剂等因素对氧化铝多孔膜的形成过程有显著影响.在电解液中加入甘油作为添加剂,不但可以增加阳极氧化形成的多孔膜的厚度,而且有利于增强氧化膜的韧性.采用高纯铝作阳极,铂网作为阴极,在草酸溶液中进行恒压阳极氧化.研究了在3%(质量分数)草酸溶液中,添加甘油对氧化铝多孔膜形成过程的影响.结果发现,添加甘油并不会改变氧化铝多孔膜的形成过程,也不会改变形成氧化铝多孔膜中Al2O3的非晶态结构,但甘油的加入将降低阳极氧化时多孔氧化铝膜的生长速度以及氧化铝阻挡层的形成速度,同时增加了纳米孔阻挡层的厚度,因此增加阻挡层的形成时间.在阳极氧化电解液中加入甘油还有利于减小氧化铝多孔膜的纳米孔孔径.     

电化学阳极氧化条件对阵列多孔硅的影响

采用电化学阳极氧化法,将预光刻图案的p型硅片制备成阵列多孔硅.讨论电化学阳极氧化条件对阵列多孔硅形貌的影响.结果表明:随着HF浓度、电流密度、阳极氧化时间的增大,阵列多孔硅的孔深逐渐加大;当HF:C2H5OH:H2O(体积比)为1:1:1～1:2:5,电流密度为1.56mA/cm2,阳极氧化时间为3h时,制备出的阵列多孔硅具有比较规整的阵列孔,并且孔深能够达到50pm;表面活性剂对阵列孔的形成有很大影响,加入表面活性剂后形成的孔才具有一定的规整性以及深宽比.     

铝箔多孔阳极氧化铝膜的低温制备及其电化学性能

以多孔阳极氧化铝(AAO)膜制备纳米材料时降低AAO膜孔径至关重要,降低电压无法达到要求,而降低氧化温度可实现这一目标。在0.4 mol/L H3PO4溶液中加入70%～80%(体积分数)1,3-丙三醇(PDO),于-10～10℃下恒压110 V阳极氧化1 h制备了多孔阳极氧化铝(AAO)膜,并在0.50 mol/L H3BO3和0.05mol/L Na2B4O7溶液中于20℃下以0.5 mA/cm2进行填孔后处理。利用SEM,EDS,XRD分析了AAO膜的表面形貌与组成,并对AAO膜填孔前后的极化曲线和交流阻抗谱进行了测试。结果表明,膜孔径随氧化温度降低而降低,80%PDO,10℃所得AAO膜的成分包括65.94%(质量分数,下同)Al,12.79%C,20.29%O和0.98%P;随氧化温度升高和PDO含量下降,AAO膜的稳定电流密度增大;随氧化温度升高,膜阻挡层厚度增大;填孔试验前AAO膜只存在一个阻挡层的相位角峰,填孔后出现两个峰,中高频段体现封闭的阻挡层特性,低频段体现的是多孔层封闭部分的特性。     

TC4钛合金表面阳极氧化制备TiO_2多孔膜的实验研究

以硫酸为电解液,钛合金(TC4)为阳极,不锈钢片为阴极,采用恒压的氧化方式在钛合金表面获得TiO2多孔膜。通过扫描电镜(SEM)观察了多孔膜的微观形貌并用X射线衍射(XRD)对覆在钛合金基体上的氧化膜进行了物相分析,研究了氧化工艺参数电压、阳极氧化时间和硫酸浓度对TiO2多孔膜相组成的影响。结果表明:TC4钛合金阳极氧化获得的氧化膜为非均一平面的TiO2多孔膜,且膜的孔径分布在90~240nm,XRD分析表明在不同的氧化工艺参数下氧化膜均由锐钛相和金红石相双相晶型组成。在0.5mol/L硫酸溶液中,电压高于100V或氧化时间长于5min即出现锐钛相和金红石相TiO2,随着电压的升高和时间的增长金红石相TiO2的含量逐渐增加;在恒压120V时,硫酸溶液浓度为0.3mol/L即出现锐钛相和金红石相TiO2,随着硫酸浓度的提高金红石相TiO2的含量先增加后减少。     

管状阳极氧化铝模板的表面氧化应力分析及其应用研究

通过对高纯铝片预制铝管分别进行"外表面阳极氧化"(外氧化)和"内表面阳极氧化"(内氧化)制备了管状多孔氧化铝模板(AAO),考察了氧化过程中Al/Al2O3界面的应力影响。实验直观表明,"外氧化"过程中Al/Al2O3界面产生拉伸应力易导致管状模板产生轴向裂纹;而"内氧化"过程中Al/Al2O3界面产生压缩应力使管状模板更加紧密而不易破裂。研究结果表明,Al/Al2O3界面上拉伸应力的有效释放是获得无裂纹管状阳极氧化铝模板的关键。最后,利用管状氧化铝模板制备了放射状Cu纳米线阵列,并对其在膜渗透方面的应用进行了初步尝试。     

铝阳极氧化膜纳米孔阵列的微细结构

用电化学阳极氧化法制备了纳米多孔铝阳极氧化膜(AAO模板).采用原子力显微镜(AFM)测试AAO膜,研究了纳米孔阵列的形成机制.结果表明,在AAO膜的表面,除存在六方形的纳米孔阵列外,在孔端还存在六个微小的隆起,相邻的隆起之间彼此相连,看上去酷似一朵盛开的梅花,花的中心就是六方形纳米孔.二维AFM图像显示,以往用扫描电镜表征的纳米孔阵列,实际上是一幅排列整齐、并呈周期性变化的梅花阵列图案.膜背面阻挡层的AFM二维图像表明,膜胞呈六方形,且排列高度有序.膜胞密度为4.3×109/cm2,与孔密度基本一致.阻挡层的三维照片显示,膜胞的底部存在半球状突起,也呈现出规整的阵列图案.     

TiO2纳米管阵列的制备工艺对其光催化性能的影响

采用阳极氧化法,在醇(丙三醇、乙二醇)-水-NH4F电解液体系中制备高度有序的TiO2纳米管阵列。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对TiO2纳米管阵列的形貌和晶型结构进行表征,讨论了阳极氧化法制备工艺(阳极氧化电压、氧化时间、电解液)对TiO2纳米管的形貌、结构及其甲基橙光催化降解性能的影响;分析了退火温度对TiO2阵列的物相及其光催化性能的影响。研究结果表明,采用高电压、增加氧化时间有利于TiO2纳米管阵列光催化的提高,在其它参数相同的情况下,采用丙三醇作为电解液制备获得的TiO2纳米管阵列较乙二醇体系具有更加优异的光催化性能。     

纳米TiO2／Al2O3复合薄膜光催化特性研究

以电化学方法合成的Al2O3多孔膜为基体，采用交流电沉积的方法在膜孔中沉积纳米TiO2，制备出纳米TiO2／Al2O3复合薄膜。对TiO2／Al2O3复合薄膜的形貌、结构和组成进行了表征；对TiO2／Al2O3复合薄膜光催化甲基橙溶液进行了研究。结果表明Al2O3／TiO2复合薄膜呈现出较好的光催化活性，电沉积TiO2的时间、热处理温度、选择不同光源照射均对TiO2／Al2O3复合薄膜光催化活性有一定的影响。     

阳极TiO_2薄膜两步施加电压法制备参数对其形貌的影响

Ti的硫酸阳极氧化中硫酸的腐蚀性不足以溶解TiO2阻挡层,采用高温、高电压又会使膜纳米孔的孔径大于200 nm,使其应用范围受到限制.采用两步施加电压的方法,对钛阳极进行阳极氧化处理,以期在不同的工艺条件下制备具有不同孔径和孔密度的氧化钛薄膜.使用扫描电子显微镜考察了初始电压、终态电压、电解液温度、氧化时间等工艺参数对阳极氧化钛薄膜形貌的影响.结果表明,初始电压对氧化钛薄膜形貌的影响是通过改变电解液/阻挡层之间的界面条件来实现的;随着阳极氧化时间的延长纳米孔的孔径减小,孔密度增大;提高电解液的温度不影响纳米孔的形成过程,但对氧化钛薄膜的生长过程产生了比较大的影响.     

高度有序多孔阳极氧化铝模板的制备

为了得到纳米孔排列高度有序的多孔阳极氧化铝模板,以0.3 mol·L-1的草酸为电解液研究了模板的制备工艺.采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对多孔氧化铝模板的表面形貌进行表征,X射线衍射分析高纯铝及氧化膜的结构.实验结果表明,铝基体不经过高温退火处理,同样能够得到高度有序的氧化铝膜,简化了多孔氧化铝膜的制备工艺.分别讨论了阳极氧化电压和电解液温度对多孔阳极氧化铝膜的形貌及孔径的影响,并对一步法和两步法制得的多孔氧化铝膜进行比较,结果表明,两步阳极氧化法制备的多孔氧化铝模板的有序性优于一步氧化法.XRD分析证实,多孔氧化铝膜由非晶态的Al2O3组成.     

Fabrication and characterization of solid-state nanopore arrays for high-throughput DNA sequencing

We report the fabrication and characterization of uniformly sized nanopore arrays, integrated into an optical detection system for high-throughput DNA sequencing applications. Nanopore arrays were fabricated using focused ion beam milling, followed by?TiO(2) coating using atomic layer deposition. The?TiO(2) layer decreases the initial pore diameter down to the sub-10?nm range, compatible with the requirements for nanopore-based sequencing using optical readout. We find that the?TiO(2) layers produce a lower photoluminescence background as compared with the more widely used Al(2)O(3) coatings. The functionality of the nanopore array was demonstrated by the simultaneous optical detection of DNA-quantum dot conjugates, which were electro-kinetically driven through the nanopores. Our optical scheme employs total internal reflection fluorescence microscopy to illuminate a wide area of the?TiO(2)-coated membrane. A highly parallel system for observing DNA capture events in a uniformly sized 6?×?6 nanopore array was experimentally realized.     

Fabrication of highly ordered TiO2 nanotube arrays via anodization of Ti-6Al-4V alloy sheet

Uniform and highly ordered TiO2 nanotube arrays were fabricated by the electrochemical anodic oxidation on Ti-6Al-4V surface, using graphite plate as cathode and ethylene glycol (EG) with addition of a certain amount of H2O and NH4F as electrolyte, and the anodization voltage went up to a presetting voltage by stepwise increment. The morphology, structure and composition of TiO2 nanotube arrays were characterized by SEM, EDS, XRD and XPS. The formation process of TiO2 nanotubes was introduced in brief. The experiments were arranged by an orthogonal experiment method and the experimental results showed that the formation of TiO2 nanotube arrays was influenced by not only each factor (F- content, H2O content, external voltage and duration), but also cross correlation among the four factors. The optimal condition was F- content 0.2 wt%, H2O content 4 vol%, external voltage 40 V and duration 1 h in the studied electrochemical system, and the length of obtained nanotubes was 1.5 microm, the outer diameter was approximately 100 nm and the aspect ratio was 15. As-formed nanotube arrays were amorphous and changed to anatase TiO2 after annealed at 500 degrees C for 2 h in air ambience. XPS survey spectra revealed the surface of as-formed nanotube arrays containing Ti, O, C, F and N. The nanotube arrays on Ti-6Al-4V surface with better thermo-stability and crystallinity would have great potential in biomaterials.     

泡沫镍负载TiO2和TiO2/Al2O3薄膜的光催化性能研究

以泡沫镍为载体，Al2O3作为过渡中间层，用溶胶-凝胶法在泡沫镍上负载锐钛矿相的TiO2薄膜，制成泡沫金属基的TiO2和TiO2／Al2O3光催化剂，利用XRD和FE-SEM等测试手段对其性质进行表征，用乙醛气体的光催化降解测试其活性．研究表明：泡沫镍负载的TiO2和TiO2／Al2O3薄膜具有良好的光催化活性，特别是TiO2／Al2O3薄膜具有更高的催化活性．这是由于负载的Al2O3过渡中间层增大了载体的比表面积，具有吸附浓缩作用，同时也增加了负载光催化剂的活性位数量．实验表明：TiO2／Al2O3薄膜的光催化活性和稳定性较单一的TiO2薄膜有非常显著的提高．     

不同阳极氧化条件下TiO_2纳米管阵列的制备及表征

分别在三种不同的电解液中,以钛为基体采用阳极氧化的方法制备了TiO2纳米管阵列薄膜,用SEM观察纳米管阵列薄膜的形貌、测量纳米管管径大小;用XRD、拉曼光谱检测TiO2纳米管阵列薄膜热处理前后的晶型.结果表明:不同的电解液体系和氧化电压下得到的纳米管形貌各不相同.在0.24wt%HF水溶液中得到的TiO2纳米管排列整齐,管径为110nm;在0.5wt%NaF+2.7wt%Na2SO4水溶液和0.88wt%NH4F的丙三醇-水(体积比1:1)混合溶液中得到的纳米管排列不规整,管径为100nm;在0.24wt%HF条件下生成的TiO2纳米管管径与氧化电压成线性关系:d=k×U+b,其中,系数k=5.2nm/V,b=2.2nm,0≤U≤25V.经450℃热处理2h后TiO2纳米管结构由无定形态转变为锐钛矿.     

Ag/TiO_(2-x)N_x纳米管的光电催化性能

在0.5wt%NaF+1mol/L Na2SO4溶液中,20V电压下,通过阳极氧化的方法,在纯Ti片表面制备出与基底垂直、排列整齐有序的TiO2纳米管,将制得的TiO2纳米管在500℃、氨气的气氛下退火2h,然后,在0.5mol/L AgNO3溶液中用12W的紫外灯照射24h,制备出Ag/TiO2-xNx纳米管,并用XRD,SEM和XPS进行表征.实验结果显示,在紫外光下,Ag/TiO2-xNx纳米管的光电催化降解效率比TiO2纳米管的光电催化降解效率提高了39.68%;在可见光下,Ag/TiO2-xNx纳米管的光电催化降解效率比TiO2-xNx纳米管可见光光电催化的降解效率提高了12%.可见光光电催化16h后,初始浓度为10×10-6mol/L的亚甲基蓝降解率达到50.53%.     

Use of highly-ordered TiO(2) nanotube arrays in dye-sensitized solar cells

We describe the use of highly ordered transparent TiO(2) nanotube arrays in dye-sensitized solar cells (DSCs). Highly ordered nanotube arrays of 46-nm pore diameter, 17-nm wall thickness, and 360-nm length were grown perpendicular to a fluorine-doped tin oxide-coated glass substrate by anodic oxidation of a titanium thin film. After crystallization by an oxygen anneal, the nanotube arrays are treated with TiCl(4) to enhance the photogenerated current and then integrated into the DSC structure using a commercially available ruthenium-based dye. Although the negative electrode is only 360-nm-thick, under AM 1.5 illumination the generated photocurrent is 7.87 mA/cm(2), with a photocurrent efficiency of 2.9%. Voltage-decay measurements indicate that the highly ordered TiO(2) nanotube arrays, in comparison to nanoparticulate systems, have superior electron lifetimes and provide excellent pathways for electron percolation. Our results indicate that remarkable photoconversion efficiencies may be obtained, possibly to the ideal limit of approximately 31% for a single photosystem scheme, with an increase of the nanotube-array length to several micrometers.     

Effects of Microstructure of Aluminum Substrate on Ordered Nanopore Arrays in Anodic Alumina

The effects of microstructure of aluminum substrate on regular nanopore arrangement in anodic alumina layer were investigated.The dissimilar microstructure and texture on aluminum sheets were prepared by various cold rollings and heat treatments,and anodic alumina nanoporous layers were fabricated by two step anodizing method at 40 V in oxalic acid solution.For the aluminum sheets with similar surface texture and annealing condition except purity,the regularity of the nanopore arrangement on the anodic alumina layer increased with purity of aluminum substrate.The difference of surface texture on Al sheets is not critical parameter for formation of ordered nanopore array compared with purity and heat treatment of substrate aluminum.The investigation suggested that the purity and reasonable annealing temperature of aluminum substrate are very important process to obtain the highly-ordered nanopore array on anodic alumina layer.     

水蒸气温度对700℃先进超超临界锅炉候选合金GH2984氧化行为的影响

采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对比研究GH2984合金在750℃和850℃纯水蒸气中的氧化行为。结果表明:GH2984合金的氧化动力学遵循抛物线规律;温度升高,Cr挥发加速,外氧化和内氧化的速率急剧增加,氧化膜的组成结构发生明显的变化。750℃时,合金表面形成单层致密的(Cr,Mn)_2O_3膜;温度升至850℃,氧化膜中空洞的数量大幅增加,氧化膜转变为由薄的外层Fe_2TiO_5和厚的次外层(Cr,Mn)_2O_3及薄的内层(Nb,Mo)_2O_5组成的三层结构。Ti,Al优先于晶界处发生内氧化,分别形成TiO_2和Al_2O_3;两种内氧化产物的尺寸和数量均随温度升高而增加。     

暴露高活性晶面的TiO2纳米管的制备及生物活性

采用多次阳极氧化技术,在金属钛表面制备(001)晶面族择优生长的TiO_2纳米管阵列,研究电解液成分对锐钛矿TiO_2不同晶面相对比例的影响并考察其生物学活性。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法分析纳米管阵列的形貌特征和晶体结构,通过生物矿化CaP盐的沉积和蛋白吸附实验评价样品晶面对生物活性的影响。结果表明:通过改变电解液中H_2O的含量,能够便捷调控锐钛矿TiO_2纳米管中不同晶面的相对比例。当H_2O含量为2%(体积分数)时,制备得到的TiO_2纳米管阵列(004)晶面的织构系数T_c(004)可达4.76。而具有(001)优势晶面族的TiO_2纳米管,在类人体环境中能够为生物矿化和蛋白吸附提供更多的活性位点,加速羟基磷灰石的沉积并增加蛋白吸附量,表现出更优异的生物学活性。